УГФС_Л3
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»
КАФЕДРА № 21
ОТЧЕТ ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
Доц. к.т.н. |
|
|
|
Прусов А.В. |
должность, уч. степень, звание |
|
подпись, дата |
|
инициалы, фамилия |
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3 |
«Исследование транзисторных автогенераторов с кварцевой стабилизацией частоты» |
по курсу: «УСТРОЙСТВА ГЕНЕРИРОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ» |
|
|
РАБОТУ ВЫПОЛНИЛА
СТУДЕНТКА ГР. |
2140 |
|
|
|
Елисеева У.Ю. |
|
|
|
подпись, дата |
|
инициалы, фамилия |
Санкт-Петербург
2013
-
Цель работы:
Изучение принципов работы и построения схем транзисторных автогенераторов с кварцевыми резонаторами, исследование влияния основных дестабилизирующих факторов на частоту автоколебаний.
-
Описание лабораторной установки:
Рис 3.3
Исследуется работа четырех схем автогенераторов. Первый из них (рис.3.3.а) выполнен по емкостной трехточечной схеме без применения специальных мер стабилизации частоты. Колебательный контур автогенератора составлен из индуктивности , емкости и емкостей. Последние образуютемкостной делитель напряжения, поступающего на эмиттерный повторитель на выходе генератора. Остальные реактивные элементы генератора необходимы для фильтрации по источнику питания, осуществляют блокировочные и разделительные функции.
Осцилляторная схема автогенератора с кварцевым резонатором представлена на рис.3.3.б. Это емкостная трехточечная схема с включением кварца между базой и коллектором транзистора. Здесь кроме кварца, выполняющего функции индуктивности, в контур генератора входят емкости , и . На (рис.3.3.в) показана фильтровая схема, в которой кварц включен последовательно в цепь обратной связи. Колебательный контур трехточечного автогенератора составлен из индуктивности , емкости и емкостей .
В гармониковой схеме автогенератора (рис.3.3.г) кварцевый резонатор также замыкает цепь обратной связи. Здесь напряжение обратной связи снимается с коллектора транзистора VT2 и по цепи обратной связи подается на вход эмиттерного повторителя на транзисторе VT1. Кварц включен в цепь обратной связи между эмиттерным повторителем VT1 и эмиттером транзистора VT2 , в коллектор которого включен параллельный колебательный контур, составленный из емкости С4 и одной из индуктивностей L1…L5. Перестройка контура осуществляется коммутацией индуктивностей L1…L5 переключателем S1. Ряд собственных частот контуров соответствует нечетным гармоникам кварца.
Частота генерируемых колебаний измеряется цифровыми частотомерами, подключенными к автогенераторам через эмиттерные повторители, исключающие влияние входных емкостей соединительных кабелей на параметры колебательных систем генераторов. Питание генераторов осуществляется от регулируемого источника напряжения. С целью снятия температурных зависимостей автогенераторы помещены в термостат.
-
Результаты расчетов и измерений:
Зависимость частоты колебаний от напряжения питания:
Табл.№ 1
EК ,В |
АГ 1 |
АГ 2 |
|||
ƒ, Гц |
Δƒ ƒ1 |
ƒ, Гц |
Δƒ ƒ1 |
||
9 |
3,8953 3,8951 3,895 3,8947 3,8946 3,8943 |
0 3,36 3,13 2,92 2,85 1,7
|
3,8586 3,8586 3,8586 3,8586 3,8586 3,8586 |
0 5,9 5,38 4,9 4,86 4,75
|
|
10 |
|||||
11 |
|||||
13 |
|||||
14 |
|||||
15 |
АГ 4 |
|||||||||||||
I-я г. |
3-я г. |
5-я г. |
7-я г. |
9-я г. |
|||||||||
ƒ,Гц |
Δƒ ƒ1 |
ƒ,Гц |
Δƒ ƒ1 |
ƒ,Гц |
Δƒ ƒ1 |
ƒ,Гц |
Δƒ ƒ1 |
ƒ,Гц |
Δƒ ƒ1 |
||||
3,024 3,023 3,023 3,023 3,023 3,023 |
0 3,92 3,96 3,96 3,96 3,96
3,96
|
3,495 3,495 3,495 3,495 3,495 3,496 |
0 6,54 6,49 6,49 6,49 6,43
|
3,716 3,716 3,716 3,716 3,716 3,717 |
0 6,42 6,24 5,94 5,87 5,87 |
3,857 3,857 3,857 3,857 3,858 3,858 |
0 6,38 6,08 5,82 5,63 5,63
|
3,971 3,971 3,971 3,971 3,971 3,972 |
0 6,2 5,8 5,74 5,65 5,6
|
||||
Табл.№ 2
АГ 3 |
|
ƒ, Гц |
Δƒ ƒ1 |
3,859 3,859 3,859 3,858 3,858 3,858 |
0 5,55 5,3 4,24 4,23 4,23
|
Зависимость частоты колебаний от температуры среды:
Табл.№3
to,С |
АГ I |
АГ 2 |
АГ 3 |
АГ 4 |
||||
ƒ, Гц |
Δƒ ƒ1 |
ƒ, Гц |
Δƒ ƒ1 |
ƒ, Гц |
Δƒ ƒ1 |
ƒ, Гц |
Δƒ ƒ1 |
|
20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 |
3,895 3,895 3,895 3,895 3,895 3,894 3,894 3,894 3,894 3,894 3,894 |
0 3,77 3,48 3,28 3,13 3,03 2,96 2,89 2,82 2,79 2,75 |
3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 |
0 5,62 5,27 4,6 4,83 4,7 4,59 4,42 4,3 4,19 4,1 |
3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 |
0 5,75 5,4 5,18 5,06 4,85 4,7 4,64 4,44 4,34 4,23 |
3,495 3,495 3,495 3,495 3,495 3,495 3,495 3,495 3,495 3,495 3,495 |
0 5,72 6,5 6,5 5,32 4,96 4,88 4,85 4,77 4,68 4,69 |
-
Графики:
Зависимость частоты колебаний от напряжения питания:
Зависимость частоты колебаний от температуры среды:
-
Выводы:
Наиболее стабильным по отношению к частоте является автогенератор с гармониковой схемой. Для стабилизации более высоких частот используются гармоники механических колебаний кварцевого резонатора. Можно сделать вывод, что добротность резонатора на первой, третьей и пятой гармоники более высокая, чем на седьмой и девятой. Это видно из результатов эксперимента. Наиболее большая как абсолютная, так и относительная нестабильность частоты наблюдается у автогенератора, который выполнен по емкостной трехточечной схеме без применения специальных мер стабилизации частоты. В работе с увеличением температуры все автогенераторы кроме АГ 1 показали неплохую стабилизацию частоты.